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内蒙古乌海市沙尘天气潜势预报方法研究
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内蒙古乌海市沙尘天气潜势预报方法研究张迎杰;张庆奎;张洪杰【期刊名称】《《内蒙古气象》》【年(卷,期】2019(000005【总页数】3页(P22-24【关键词】沙尘;PP法;指标叠套法;潜势预报【作者】张迎杰;张庆奎;张洪杰【作者单位】松山区气象局内蒙古赤峰024000;成都信息工程大学四川成都610225;阜阳市气象局安徽阜阳236000;乌海市气象局内蒙古乌海016000【正文语种】中文【中图分类】P456引言沙尘天气是影响我国西北地区的主要灾害性天气之一，是不可忽视的大气和生态环境问题之一[1-3]。从20世纪70年代开始，我国学者对沙尘天气进行了多方面的研究，诸如沙尘天气对人体健康的危害[4]、沙尘天气的时空特征[5-9]、沙尘天气成因[10-11]及相应的治理政策[12]等，有不少专家根据前期气候条件，结合大气环流形势对沙尘天气进行预测[13-17]，也有很多专家对沙尘的分布、强度、输送和沉降进行数值模拟[18-21]，旨在对沙尘天气进行定量预报。但是目前在内蒙古西部还没有较为有效的关于沙尘天气预报的方法，本文以内蒙古西部乌海市沙尘天
气作为研究目标，利用常规气象要素的数值预报，初步研究沙尘天气潜势预报方法，以便在日常预报中得以应用。乌海市位于内蒙古西部地区，周围环有乌兰布和沙漠、库布齐沙漠和毛乌素沙地，具有丰富的沙源地，极易发生沙尘天气。本文针对该地区的扬沙、沙尘暴两种沙尘天气的预报方法进行初探。首先参考附近地区沙尘天气气候特征的研究成果，结合数值预报产品，找出与沙尘天气关系较好的预报因子，然后统计分析沙尘天气发生时各预报因子的累计频率分布特征，确定预报因子的阈值和沙尘天气的消空指标，最后基于PP法（PerfectPrognosisMethod）建模思想，采用指标叠套法，对乌海市未来24h沙尘天气进行预报研究，以求进一步提高乌海市沙尘天气的预报、预测准确率，为防御沙尘天气提供有效的技术手段。1资料与方法1.1资料本文使用的资料主要包括：(1乌海市1990—2015年逐日的相对湿度、风速和风向的地面观测资料；(2乌海市1990—2015年逐日相对湿度、温度、垂直速度的高空观测资料；(3NCEP/NCARFNL每6h一次的再分析资料（1°×1°），以此来弥补14时（北京时，下同）的高空资料。1.2建模思想及方法PP法建模思想是1959年由美国气象学者克莱因等提出的[22]，该思想主要是利用形势预报的结果，来改进天气要素预报。首先用与预报要素同时出现的历史气象要素分布特征作为预报因子建立预报方程，之后在假定数值预报结果和实测值完全一致的前提下，将数值预报结果代入到上述方程中，得到与预报时刻相对应的预报值，这种建模思想称为完全预报法。这种方法是基于历史观测资料得出的预报方程，不依赖于数值模式，可长久使用。指标叠套法是通过筛选预报因子、确定预报因子的阈值，最后将各预报指标进行叠
套的一种方法。当预报因子Xi的预报值在阈值内，潜势指数取1，若不在阈值内，则取为0，当有n个因子在阈值内时，则Y=n，其基本表达式为：Y=X1+X2+X3…+Xn-1+Xn。沙尘天气潜势预报的结果检验采用空报率（FAR）、漏报率（PO）、TS评分和准确率（PC），计算公式如下：式中，NA为沙尘天气预报正确站（次）数，NB为空报站（次）数、NC为漏报站（次）数，ND为无沙尘预报正确的站（次）数。2乌海市沙尘天气潜势预报2.1预报因子选取沙尘天气潜势预报的关键是预报因子的选取，通过参考附近地区沙尘天气的相关研究成果，并结合数值预报产品内容，最终确定地面风速、地面相对湿度、850hPa垂直速度、700hPa垂直速度、700hPa相对湿度、850hPa与700hPa温差共6个气象因子作为沙尘天气预报因子，分析它们在沙尘天气出现时的累计频率的分布特征，确定各预报因子的阈值。地面大风是沙尘天气发生的重要条件。通过统计沙尘发生时地面风速累计分布特征（图1a）可知，乌海市约50%的沙尘发生在地面风速≥10.0m·s-1的情况下，40%的沙尘发生时风速≥11.0m·s-1，当风速＜8.0m·s-1时沙尘分布频率明显减少，因此，地面风速选取0.2分位为阈值，即地面风速阈值确定为≥8.0m·s-1。由于风速＜7.0m·s-1